Диссертация (Создание высоконаполненных эластомерных композиционных материалов на основе латексов нк и шунгита (карелита)), страница 3

35-38% НК, до 2,5% белков. до 1% золы и др.Для предотвращения коагуляции и гниения в латекс вводят до 0,8% NH3,а также 0,2% пентахлорфенолята Na, 0-25% буры и др. Большое содержаниеNH3 затрудняет переработку, поэтому для некоторых целей выпускаютнизкоаммиачные (до 0,2% NH3) сорта латекса натурального с добавками 0,05%тетраметилтиурамдисульфида или диэтилдитиокарбамата Na и 0,03% ZnO [5].Состав латекса колеблется в зависимости от возраста дерева каучуконоса,условий произрастания, времени подсочки, погоды и т.

д. В таблице 1приведены данные анализа состава латекса (в %):Таблица 1Процентный состав латекса НКВода52,30 - 60,00 Смолы1,65 - 3,40Каучук 33,99 - 37,30 Сахара1,50 - 4,20Белки0,20 - 0,702,03 - 2,70ЗолаКак уже отмечалось выше, латекс представляет собой водную дисперсиюНК. Размеры глобул неодинаковы, и это означает, что латекс принадлежит к 13полидисперсным системам [6]. Большинство глобул имеет диаметр от 0,3 до 0,4мкм, но возможны глобулы и меньшего размера. Если же принять во вниманиеи ультрамикроскопические частицы, то средний размер глобул составляет 0,17 0,26 мкм.

На долю микроскопически видимых частиц с диаметром не менее 0,3мкм приходится всего около 18% всех частиц, но масса их составляет около90%всеймассыкаучука[6].Частьглобуллежитзапределамимикроскопической видимости (диаметр не более 0,2 мкм), однако их долясоставляет только 10-18%. Такое распределение глобул по размеру иколичеству существенным образом сказывается на физико-химических итехнологических свойствах латекса [7].Проводились работы по определению молекулярных характеристик НК вмалых (МГ) и больших глобулах (БГ) со средним диаметром <250 и >250 нм,соотв.

Установлено, что в МГ присутствуют макромолекулы НК с низким ивысоким Mn, МГ содержат преимущественно макромолекулы с низким Мn.Содержание концевых эфирных групп в НК снижается при переходе от БГ кМГ. Предполагается, что высокомолекулярная фракция НК в МГ имеетпреимущественно линейную, а в БГ - разветвленную структуру [8].В настоящее время проводятся работы по изучению структурыповерхностиспектроскопиичастиц[9]латексаипонатуральногоданнымкаучукаизмеренияихспомощьюЯМРэлектрофоретическойподвижности [10].Глобулы латекса НК имеют сложное строение.

Наружный слой ихсостоит из белков, липидов, жирных кислот и других поверхностно-активныхвеществ, содержащихся в латексе. Следующий слой состоит из твердогоэластичного каучука. Наконец, внутренняя часть глобулы — основная ее масса– представляет собой также каучуковый углеводород, по консистенциинапоминающий очень вязкую жидкость.Текучее содержимое глобул состоит главным образом из растворимогозоль-каучука, а эластичный слой – из гель-каучука.

14Наличие в глобулах латекса золь-каучука обусловливает возможностьслияния отдельных глобул в более крупные частицы. Процесс слияния частицне следует смешивать с явлением коагуляции латекса [7].Латекс содержит от 6 до 11% некаучуковых веществ. Некоторые из нихобразуют в водной среде латекса истинные растворы (минеральные соли, сахара), другие растворены коллоидно (белки, соли жирных кислот и др.), а такжев известной мере адсорбируются поверхностью глобул.

Таким образом, латексявляется многокомпонентной и полидисперсной системой. Главная массабелков латекса относится к глютеинам, коагулирующим под влиянием кислот[8]. Кроме того, обнаружены глобулины и альбумины, в частности а-глобулин игевеин. Белки имеют большое значение в химии и технологии латекса икаучука. Прежде всего, они обеспечивают (наряду с другими-веществами)устойчивость латекса как дисперсной системы. Белковая поверхностнаяоболочка глобул латекса в известной мере предохраняет каучук от окисления.Наконец, продукты распада белков, содержащие аминогруппы, играют рольестественных ускорителей вулканизации и антиоксидантов [11].В состав смол входят: жирные кислоты – пальмитиновая, стеариновая,левулиновая и их эфиры; лецитин – сложное жироподобное вещество,относящееся к группе фосфолипидов; фитостерины и другие вещества.Подобно белкам, они играют важную роль в химии и технологии латекса.

Те изних, которые относятся к классу поверхностно-активных веществ, в. частностилецитин и жирные кислоты, находясь на поверхности глобул, обеспечиваютустойчивость латекса как дисперсной системы. Они же способствуютсмешению каучука с ингредиентами и наполнителями типа техническогоуглерода (сажи). Стерины предохраняют каучук от окисления [12].Калий, кальций и магний связаны с кислотными остатками минеральных(серной, фосфорной, хлористоводородной) или же органических кислот.Большая часть этих солей находится в водной среде (серуме) латекса в видеистинного или коллоидного раствора.

Часть их адсорбирована поверхностью 15глобул латекса. Ряд элементов (Mg, Fe) входит в состав сложных органическихсоединений, находящихся в латексе.Содержание минеральных веществ при хранении консервированногоаммиакомлатексасущественноуменьшаетсяблагодарявыделениюнерастворимых оксидов и солей, в частности магний-аммониевой солифосфорной кислоты [12].Плотность каучука принимается равной 914 кг/м3, а серума (водной средылатекса) — 1020 кг/м3. При среднем содержании каучука в латексе около 35%плотность его колеблется в пределах от 974 до 980 кг/м3 [13].При увеличении концентрации латекса его вязкость возрастает вначалемедленно, а, начиная с концентрации 50-60%, значительно быстрее.

Латексконцентрацией 65-75% представляет собой густую пасту. При концентрации неменее 50% наблюдается отклонение от линейной (ньютоновской) зависимостискорости истечения от напряжения сдвига. Иначе говоря, концентраты латексаобладают структурной вязкостью. Тиксотропные свойства латекса объясняютсявзаимодействием глобул, поверхность которых покрыта сольватированнымслоем.Вязкость латекса сильно зависит от его pH [14]. Вязкость латекса растет сдобавлениеммодификатороввязкости–казеинаилинатрий-карбоксиметилцеллюлозы, причем последняя оказывает наибольший эффект[15]. Прибавление амммиака заметно снижает вязкость.

Гидроксиды калия инатрия; влияют на вязкость в меньшей степени. Это связано с воздействиемщелочей на процессы сольватации и растворимость защитных, веществ влатексе.Крометого,вприсутствииаммиакапроисходитосаждениещелочноземельных металлов (Са, Mg), содержащихся в латексе, и образованиеболее растворимых аммониевых солей жирных кислот и других веществ,находящихся как в серуме, так.

и в адсорбционной оболочке глобул [16].Одним из преимуществ латекса перед растворами каучука является егоспособность смачивать гидрофильные поверхности (кожу, ткань и т. д.). 16Поскольку латекс содержит большое количество поверхностно-активныхвеществ (жирных кислот, белков и т. д.), то поверхностное натяжение егозначительно ниже, чем воды. Для свежего латекса оно составляет 38·10-3-40·10-3Н/м. Смачивающая и пропитывающая способность латекса обычно возрастает спонижением его поверхностного натяжения. Последнее снижают добавлениемаммиака [17].Благодаря наличию поверхностного слоя, состоящего в основном избелков и липидов, глобулы имеют электрический заряд, величина и знаккоторого зависят от реакции среды и характера диссоциации протеиновой частиповерхностного слоя. Свежий латекс обладает слегка щелочной реакцией(pH=7,2);глобулызаряженыотрицательно[16].Электрокинетическийпотенциал глобул равен -35 - (-40) мВ и линейно возрастает с повышением pH.Изоэлектрическая точка лежит при pH порядка 3-5.

Перезарядка глобул латексапроизводится введением в него так называемых катионных мыл, напримерацетилпиридинийбромида.При добавлении к латексу НК анионноактивных соединений типажирных кислотт отрицательный электрокинетический потенциал растет сповышениемсодержанияаммонийдеканатаименяетсяпокривойсмаксимумом в случае аммонийлаурата, -миристата или -пальмитата. Во всехслучаях поверхностный заряд растет [18].Устойчивость латекса как дисперсной системы определяют два основныхфактора: наличие у глобул защитной оболочки и отрицательного заряда.При изменении pH латекса от 7,2 до 6,6-6,9 он начинает коагулировать:большая часть каучука собирается в виде плотного сгустка, всплывающего наповерхность серума [19].В этом процессе самопроизвольной коагуляции вначале отдельныеглобулы собираются в агрегаты. Вследствие меньшей плотности каучука посравнению с серумом агрегаты всплывают на поверхность, происходитявление, напоминающее образование в молоке сливок.

Это явление обратимо: в 17результате энергичного механического воздействия агрегаты разрушаются, иглобулы вновь равномерно распределяются по массе серума. Образовавшиесяагрегаты затем соединяются в нити и уплотняются, возникает своеобразнаясетчатая структура коагулята. Эта стадия коагуляции уже необратима.

Наконец,отдельные нити собираются в плотный комок коагулята; серум с течениемвремени делается прозрачным, и процесс коагуляции заканчивается [20].Самопроизвольная коагуляция латекса связана с действием ферментов,содержащихсявсамомлатексеилиобразующихсяврезультатежизнедеятельности микроорганизмов, поскольку стерилизованный латекссохраняется значительно дольше [16]. По-видимому, под действием ферментовв результате окисления углеводов образуются кислоты, в частности уксусная,молочная и лимонная. Увеличение концентрации водородных ионов в серумеснижает заряд глобул, в результате чего усиливается коагулирующее действиеионов Са2+ и Mg2+.